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10.12.2012 
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Exkurs: Japanische Stemmeisen |
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  Das sekundäre Xylem, das Hauptwasserleitsystem der Blütenpflanzen, wird während der Dickenwachstumsphase gebildet und umgangssprachlich als Holz bezeichnet. Holz ist einer der ältesten Werkstoffe der Menschheit, es wird seit ungefähr einer halben Million Jahren mit Werkzeugen bearbeitet, um es für verschiedene Einsatzzwecke nutzbar zu machen.
Viele Sagen und Gerüchte ranken sich um japanische Stemmeisen, welche eines der ältesten Holzbearbeitungswerkzeuge der Welt darstellen und dazu dienen, Zapfen und Löcher für zahlreiche Holzverbindungen anzufertigen. Positive Stimmen schwärmen von der überlegenen Qualität dieser in mühsamer Handarbeit von erfahrenen Schmieden hergestellten Eisen. Stattdessen verurteilen Kritiker die Empfindlichkeit der Eisen; sie bevorzugen die maschinell hergestellten Exemplare, welche unempfindlich genug sind um Nägel zu entfernen. Während westliche Modelle also als Allrounder ausgelegt sind, haben sich die Japaner als Ziel gesetzt, die Holzarbeit mit hochspezialiertem Werkzeug zu perfektionieren. Aus diesem Grund bestehen die westlichen Werkzeuge aus einem einheitlichen, sehr harten Stahl, während die Japaner einen zweilagigen Typ bevorzugen; eine harte Schneidenschicht (jap. „Hagane“) unten wird mit einer weichen Trägerschicht (jap. „Jigane“) zusammengeschmiedet; der Schmiedeprozess muss sehr individuell auf jedes einzelne Eisen ausgerichtet sein. Das führt dazu, dass maschinelle Perfektion bei japanischen Eisen auch heute nicht an die Qualität erfahrener japanischer Schmiede in Ein-Mann-Betrieben herankommen kann.
Wider Erwarten zählt nämlich weniger die Qualität des Stahls als die angewandte Handarbeit. Zum Schmieden der Schneidenschicht von Werkzeugen werden in Japan vornehmlich zwei verschiedene Stahlarten angewandt. Die erste wird als "weißer Papierstahl" oder "white steel" (jap. „Shirogami Steel“) bezeichnet, während die zweite unter dem Namen "blauem Stahl" oder "blue steel" (jap. „Aogami steel“) geführt wird. Allerdings unterscheiden sich diese Stahlarten wider Erwarten nicht in ihrer Farbe, sie werden lediglich in weiß oder blau gefärbtem Papier geliefert. Beide Stahlarten entspringen einem Grundstahl von Hitachi, der als JIS SK-Stahl bezeichnet wird. Dieser Stahl enthält sehr vielen ungewünschte Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphat und wird daher einigen Reinigungsprozessen unterzogen, bis ein sehr reiner Stahl mit hohem Karbongehalt (ca. 1% Karbon) entsteht, der als "White Steel #2" bezeichnet wird. Von diesem Stahl aus gibt es zwei verschiedene mögliche Vorgehensweisen. Fügt man diesem Stahl mehr Karbon zu, entsteht "White Steel #1", welcher inflexibler ist. Das führt zu einer erhöhten Härte, aber leider auch zu einer reduzierten Zähigkeit. Die zweite Möglichkeit ist es, dem "White Steel #2" mehr Karbon und zusätzlich noch Wolfram zuzusetzen. Das führt zu "Blue Steel #2", einem Stahl mit reduziertem Abrieb, welches ihn allerdings auch schwieriger zu schärfen macht (der Schärfprozess umfasst einen kontrolliert erzeugten Abrieb). Erweitert man den "Blue Steel #2" nun mit noch mehr Karbon, Wolfram und Chrom, erhält man "Blue Steel #1", der wie bei seinem weißen Äquivalent härter, aber auch spröder wird. Der Abrieb von "Blue Steel #1" lässt sich durch eine weitere Addition von Carbon, Wolfram, Molybdän und anderen Legierungskomponenten noch weiter reduzieren; das Resultat wird auch als "Super Blue Steel" bezeichnet. Viele dieser Stahlarten werden durch Schmiede weiter verfeinert, indem sie eingeschmolzen werden. Anschließend wird das flach gegossene und geklopfte Eisen zertrümmert, um nur die reinsten Bestandteile für die Weiterverarbeitung auszuwählen. So gibt es für fast jede Schmiede eine eigen bezeichnete Stahlart.
Interessant für die Beurteilung japanischer Schmiedekunst ist es, dass weißer Stahl aufgrund des Fehlens seltener Mineralien relativ billig ist, während blauer Stahl mit hohen Preisen zu Buche schlagen kann. Allerdings ist weißer Stahl deutlich schwieriger zu schmieden; die optimalen Eigenschaften lassen sich nur erreichen, wenn peinlich genau auf die Temperatur während der Glüh-, Härte- und Anlassprozesse geachtet wird; wird er einige Grade heißer, erreicht das Produkt nur eine minderwertige Qualität. Blauer Stahl hingegen ist sehr temperaturtolerant und erlaubt es, auch etwas ungenauer zu arbeiten; so können selbst mittelmäßige Schmiede Qualitäten oberen Niveaus erreichen. Durch den höheren Preis des Materials wird die billigere Schmiedearbeit allerdings wieder aufgewogen.
Optimale Bearbeitung vorausgesetzt, sind Stemmeisen aus blauem Stahl ein bisschen zäher und behalten ihre Schärfe länger. Stattdessen sind die Eisen aus weißem Stahl leichter zu schärfen und die Klinge erhält eine höhere Schärfe als die aus blauem Stahl. Aus diesen Gründen wird für die Bearbeitung von Weichholz gerne zu weißem Stahl gegriffen, während Stemmeisen aus blauem Stahl bei extrem harten Hölzern zum optimalen Werkzeug werden. Die bei japanischen Stemmeisen oben liegende Trägerschicht soll zwecks optimaler Schärfbarkeit möglichst weich sein (sie enthalten ca. 0.25 % Karbon); ansonsten spielt sie eine untergeordnete Rolle in der Qualität eines japanischen Stemmeisens. Aus diesem Grund verwenden erfahrene japanische Schmiede Stahl, welcher vor 1900 hergestellt wurde. Dazu schmelzen sie alte Ankerketten, Bahngleise oder sogar Öfen ein. Diese alten Stahlarten enthalten - im Vergleich zu den heute sehr reinen Industriestählen - deutlich mehr Verunreinigungen wie Silikonpartikel. Diese sind bei einer weichen Trägerschicht durchaus gewünscht. Des Weiteren verwenden viele Schmiede die Trägerschicht, um die Ästhetik des Eisens zu verbessern; früher war es selbst den japanischen Meisterschmieden kaum möglich, ihre besten, aber normal aussehenden Eisen zu hohen Preisen an westliche Tischler zu verkaufen. Aus diesem Grund griffen die Schmiede zu Damaszenerstahl und produzierten Stemmeisen mit einer Oberflächenstruktur, die natürlicher Holzmaserung ähnelte (als „Mokume“ bezeichnet). Diese Zierde liegt lediglich in der Trägerschicht und hat keinen Einfluss auf die Qualität der dann auch meisterhaft geschmiedeten Schneide. So bietet heute jeder bekannte japanische Schmied seine Stemmeisen auch um solche Ziermuster verschönert – was aufgrund des nötigen Aufwandes auch einen höheren Preis fordert - an. So spielt bei hochpreisigen japanischen Stemmeisen die Ästhetik und dahinter steckende Spiritualität – neben dem kleinen Angebot von Ein-Mann-Betrieben und der möglichen hohen Nachfrage durch den Bekanntheitsgrad - eine sehr wichtige Rolle.
Die Spannweite japanischer Stemmeisen erstreckt sich über zahlreiche Anwendungsbereiche. Waren diese Eisen – wie der Name sagt – ursprünglich ausschließlich zum Ausstemmen von Löchern gedacht, so existieren heute vielfältige Abwandlungen, die in ihren jeweiligen Anwendungsbereichen wahre Spezialisten sind. Die normalen, mit einer Seitenfase, aber in einer planen Fläche endenden Stemmeisen, englisch unter dem Begriff „bench chisels“ laufend, werden von den Japanern „oire nomi“ genannt. Es handelt sich um den Archetyp der Stemmeisen, der mit seiner stabilen Form einen sehr guten Allrounder darstellt. Hingegen sind die Zinkenstemmeisen („dovetail chisels“ bzw. „umeki nomi“) vor allem zum Anfertigen von Zinkenverbindungen gedacht. Die in einer Dreiecksform aufeinander zulaufenden Seitenfasen erlauben es hierbei, die normalerweise unzugänglichen Ecken von Schwalbenschwänzen sauber auszustechen. Lochbeitel („mortise chisel“ bzw. „mukoumachi nomi“ haben eine nicht abgeschrägte Seite und eine sehr dicke Klinge. Dieser Bau erlaubt es, mit diesen Eisen tiefe Löcher auszustemmen; Hebelbewegungen, die bei anderen Eisen zu einem Bruch der Klinge führen würden, sind hiermit machbar. Zimmermannsbeitel („paring chisels“ bzw. „usu nomi“) sind sehr dünn und dadurch im Gegensatz zu den anderen Eisen nicht zum Schlagen mit einem Hammer gedacht. Feinste Schnitzarbeiten können per Hand mit Hilfe dieser Eisen durchgeführt werden; die dünne Klinge erlaubt es, Stellen zu erreichen, die ansonsten unzugänglich wären.
Unter japanischen Werkzeugschmieden gibt es ebenso wie bei Waffenschmieden einige weltbekannte Namen. Diese Meister ihres Handwerks haben oft über 50 Jahre Erfahrungen sammeln können, da die Schmiedetechniken sich die letzten Jahrzehnte hinaus kaum verändert hat. Das schlägt sich in hochwertigen Stemmeisen nieder, die sehr scharf sind und selbst beim Bearbeiten extrem harter Holzsorten diese Schärfe nicht verlieren, so dass im Gegensatz zu preiswerteren Modellen nur selten nachgeschliffen werden muss. Der wohl weltweit bekannteste Name unter den Stemmeisenschmieden ist Akio Tasai. Zusammen mit seinem jungen Sohn schmiedet er Eisen aus einem als „Yasuki Steel“ bezeichneten, dem „Blue Steel“ sehr ähnlichen Stahl. Sein Markenzeichen sind die „Mokume“-Eisen, welche sich durch eine sehr schön bearbeitete Oberfläche auszeichnen – außer ihm und seinem Sohn beherrscht kein anderer Schmied die von ihm angewandte Technik. Ein anderer, in der westlichen Welt bekannter Meister seiner Kunst ist Chutaro Imai, der seine Eisen unter dem Großhandelsnamen „Fujihiro“ vertreibt. Auch als „Sword steel chisels“ bezeichnet, bestehen seine Eisen aus einem weißen Stahl mit hohem Karbongehalt. Andere bekannte Namen sind der in den letzten Jahren verstorbene Yamazaki Shouzoh (Hidari Ichihiro) der mit „White Steel #1“ arbeitete sowie Oohkubo Teiichirou (Daitei), Funahiro Funatsu, Yoshiro Ikeda (Kunikei), Yasushi Hanyu, Matsumura, Ouchi, Iyoroi, Kikuhiromaru, Watanabe Kiyoei (Kiyohisa) und Hidari Konobu.
Falls durch diesen Artikel euer Interesse geweckt werden sollte, ist Herr Dieter Schmid im deutschsprachigen Raum als einer der führenden Verkäufer von japanischen Stemmeisen zu empfehlen. Für dort nicht verfügbare japanische Stemmeisen müssen Händler aus dem Ausland zu Rate gezogen werden, zu empfehlen sind die Shops Japantool Iida und Japan tool. Bei allen diesen Händlern möchten wir uns für die zur Verfügung gestellten Fotos bedanken.
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09.12.2012 
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Haltung eines neuen aquatistischen Farnes: Hymenasplenium obscurum (vorher als Crepidomanes auriculatum oder Asplenium cf. normale bezeichnet) |
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 In der Vielzahl der für das Aquarium erhältlichen Wasserpflanzen findet sich seit kurzem eine neue Art auf dem deutschen Markt. Einzelne Exemplare wurden erstmals Ende 2011 aus Nord-Thailand und Taiwan importiert, kleinere Stückzahlen für den Aquarienhandel folgten Mitte 2012; diese wurden über die Fa. Dennerle vertrieben. Bei dieser Art handelt es sich um einen Farn, nämlich Hymenasplenium obscurum. Auf einschlägigen Seiten wurde diese Pflanze zuvor als Crepidomanes auriculatum oder Asplenium cf. normale bezeichnet. Erstmals wurde diese Pflanze von Dr. Christel Kasselmann aquaristisch beschrieben (DATZ 08/2011: Christel Kasselmann: "Asplenium cf. normale. Ein neuer Farn für die Aquaristik" und DATZ 06/2012: Christel Kasselmann: „Hymenasplenium obscurum. Der in DATZ 8/2011 vorgestellte neue Streifenfarn wurde endgültig bestimmt“). Auch im Wasserpflanzenforum Flowgrow wurde dieser Farn diskutiert.
Laut diesen Artikeln wurde von Dr. Kasselmann festgestellt, dass dieser Farn gut submers bei mittlerer Lichtstärke ohne CO2-Düngung gedeiht. Er wird als generell wenig anspruchsvoll beschrieben, ähnlich den aquaristisch weit verbreiteteren Farnarten Microsorum pteropus (Javafarn) und Bolbitis sp.. Wie auf den bekannteren Arten bilden sich auf alten Blättern Adventivpflanzen und er ist somit sehr vermehrungsfreudig. Das Rhizom dieses Farns wächst horizontal und führt kriechend an Wurzeln und anderem Holz entlang.
Als Wasserparameter aus dem Ursprungshabitat wurden von Dr. Kasselmann folgende Werte angegeben:
pH 7.8, GH 3, KH 2, Leitwert 80 µs/cm
Mitte 2012 konnte ich von aqua! nano and more ein schönes Exemplar dieses Farnes erwerben. Die vom Händler zur Verfügung gestellten Fotos zeigen den sehr guten Ausgangszustand kurz nach dem Import.
Dieser Farn wurde teils vom Holz abgelöst und in mehrere Fragmente zerlegt; dabei wurde darauf geachtet, dass immer Rhizombestandteile nebst Blättern auf jedem Fragment vorhanden waren.
Die Pflanzenfragmente wurden anschließend in verschiedene Aquarien überführt:
Aquarium A: pH 7.8, GH 10, KH 6, Leitwert 1000 µS/cm (Natrium-Ionen aufgrund eines vorgeschalteten Ionentauschers im Überschuss). Schwache Beleuchtung durch Wasserpflanzendecke.
Aquarium B: pH 7.5, GH 5, KH 1, Leitwert 280 µS/cm. Mittlere Beleuchtung.
Aquarium C: pH 6.0, GH 5, KH 1, Leitwert 280 µS/cm. Mittlere Beleuchtung
Aquarium D: pH 8.0, GH 6, KH 3, Leitwert 600 µS/cm. Mittlere Beleuchtung
Nach 6 Monaten waren die Ergebnisse wie folgt (siehe Abbildung A, B, D):
Aquarium A: Adulte Blätter der Pflanze zersetzt, bilden aber trotzdem wenige Adventivpflanzen. Neue Triebe wachsen langgestreckt und mit kurzen Blättern.
Aquarium B: Alte Triebe bleiben erhalten, neue Triebe von gleichem Habitus wie alte. Keine Adventivpflanzen
Aquarium C: Vollständige und restlose Zersetzung der Pflanze nach ca. 3 Monaten abgeschlossen (nicht dargestellt)
Aquarium D: Alte Triebe bleiben erhalten. Statt neuen Trieben aus dem Rhizom entstehen allerdings massive Mengen an Adventivpflanzen.
Interessant ist zudem, dass der Habitus der Adventivpflanzen dem Habitus der adulten Pflanzen nicht ähnlich sieht; statt farnartigen Wedeln entstehen gefiederte Blätter. Ob der Habitus sich mit zunehmendem Alter noch verändert, bleibt zu beobachten. Die Entwicklung von Adventivpflanzen an den Blättern der adulten Pflanzen ist in Abbildung E und F dargestellt.
Abschließend lässt sich sagen, dass diese Pflanze am besten unter basischem pH (pH > 7.0) bei weichem Wasser (geringe GH, KH und Leitwert) am besten gedeiht.
Falls ihr diese Pflanze auch gehalten habt, würde ich mich über eure Erfahrungen freuen.
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25.10.2012 
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Buntbarsche sehen Infrarot |
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 Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass Infrarot von Tieren nicht visuell wahrgenommen werden kann. Infrarot ist ein unmittelbar auf die sichtbaren Farben folgender Wellenlängenbereich und erstreckt sich von 750 nm bis zu 1.000.000 nm (die von uns sichtbaren Farben bewegen sich im relativ kleinen Bereich von 390 bis 750 nm!). Obwohl dieser Bereich gemeinhin als "Wärmestrahlung" bezeichnet wird, produzieren gerade die kürzeren Wellenlängen innerhalb dieses Bereiches keine nennenswerte Wärme – so wie auch rote Farbe (700-750 nm) keine Wärme produziert. Im Bereich ab 2000 nm wird die Infrarotstrahlung als Wärme von temperaturempfindlichen Organen verschiedener Tiere wahrgenommen. Dazu zählen Schlangen, Käfer und Fledermäuse. Jedoch wurde bisher davon ausgegangen, dass visuelle Wahrnehmung von Infrarot nicht möglich ist. Als Grund wurde angeführt, dass die sehr energiehaltige Strahlung im Auge Rauschen verursacht und so kein Bild mehr darstellen kann.
In einem kürzlich publizierten Experiment habe ich, Denis Meuthen, mit meinen Kollegen feststellen können, dass der Smaragdprachtbarsch Pelvicachromis taeniatus in der Lage ist, nahe Infrarotstrahlung visuell wahrzunehmen und zur Beutejagd einzusetzen. Das Experiment wurde in einem dunklen Raum durchgeführt; zur Beleuchtung wurden ausschließlich Infrarot abstrahlende Lampen (780-920 nm) benutzt. Als Beutetier wurde der Bachflohkrebs Gammarus pulex, der Infrarotstrahlung in diesem Bereich reflektiert, eingesetzt. Die Buntbarsche bekamen zwei Behälter mit lebender Beute neben ihr Aquarium gestellt. Um sicher zu gehen, dass ausschließlich Infrarotstrahlung zur visuellen Wahrnehmung angewandt werden kann, wurden Infrarot-durchlässige bzw. Infrarot-undurchlässige Filter eingesetzt.
Es stellte sich heraus, dass die Buntbarsche den Aufenthalt in der Nähe der mit einem Infrarot-durchlässigen Filter bedeckten Beute bevorzugten. Dies taten sie allerdings nur, solange die Beute vorhanden war. Ein leeres, mit Infrarot beleuchtetes Becken interessierte die Fische nicht. Daraus lässt sich ableiten, dass die Barsche das Infrarot zur Beuteidentifikation angewendet haben und das wahrscheinlich auch in der Natur machen. Das natürliche Habitat dieser Fische in Westafrika besteht nämlich aus flachen Flüssen, die viel Infrarotstrahlung aufweisen (normalerweise blockiert Wasser einen Großteil der Infrarotstrahlung).
Als weitere Entdeckung wurde festgestellt, dass diese Buntbarsche selbst infrarot-reflektierende Stellen am Körper besitzen und sie womöglich zur Kommunikation einsetzen können. Dieser Sachverhalt wird erst demnächst erforscht werden.
Letztendlich lässt sich sagen, dass diese Entdeckung die erste ihrer Art ist und als solche bei Wissenschaftlern rund um den Globus eine differenziertere Sichtweise auf Infrarotwahrnehmung bei Tieren hervorrufen kann.
Sowohl die englische Originalpublikation als auch eine deutschsprachige Pressemitteilung zu dem Thema sind online verfügbar.
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18.04.2012 
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Die Suche nach dem idealen Partner: Groß oder lieber verwandt? |
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Männliche und weibliche Smaragdprachtbuntbarsche haben bei der Partnerwahl unterschiedliche Ideale. Geschwister sind für Weibchen besonders attraktiv, während Männchen mehr Wert auf große und fruchtbare Partner legen.
Eine kürzlich bei "Proceedings of the Royal Society B" veröffentlichte Studie, deren Mitautor ich bin, hat die Partnerwahlpräferenzen bei dem Smaragdprachtbuntbarsch Pelvicachromis taeniatus untersucht.
Schon seit Längerem ist bekannt, dass dieser Fisch bei der Partnerwahl eine Sonderstellung einnimmt – er bevorzugt Verwandte und betreibt so aktiv Inzucht. Auch die natürliche Population des Buntbarsches ist aus diesem Grund stark ingezüchtet. Inzucht hat bei diesem Fisch jedoch keine Nachteile. Im Gegenteil – sie fördert das Zusammenspiel zwischen zwei Partnern. Es entstehen deutlich weniger Aggressionen und die gemeinsame Brutpflege erfolgt konfliktlos. So wird die Bevorzugung von verwandten Partnern logisch.
Im Gegensatz dazu ist Körpergröße ein sehr weit verbreitetes Attraktivitätsmerkmal während der Partnerwahl. Von großen Säugetieren bis zu kleinen Insekten werden größere Partner bevorzugt. Die Körpergröße vermittelt auf den ersten Blick die gesamte Vitalität eines Tieres, sie zeigt dessen Kampf- und Durchsetzungsfähigkeit sowie Fruchtbarkeit. So ist es auch bei den untersuchten Smaragdprachtbuntbarschen; beide Geschlechter bevorzugen aus diesen Gründen möglichst große Artgenossen als Partner.
Nun stellte sich jedoch die Frage, welches Merkmal bei der Partnerwahl dieser Fische eine wichtigere Rolle einnimmt. Werden kleine und verwandte oder eher große Nichtverwandte als Partner bevorzugt? Diese Fragestellung wurde mittels 35 Wahlexperimenten untersucht. In diesen mussten sich einzelne Fische zwischen einer dieser Varianten durch ihre entscheiden. Die zur Wahl stehenden Fische wiesen sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen einen festgelegten Größenunterschied auf.
Es stellte sich heraus, dass die Präferenz bei Männchen und Weibchen unterschiedlich ausfällt. Männchen halten sich lieber mit großen und damit fruchtbaren Weibchen auf. Die Weibchen hingegen bevorzugen einen kleinen und verwandten Partner, weil so Aggressionen vermieden werden und eine bessere Zusammenarbeit bei der gemeinsamen Aufzucht des Nachwuchses geboten wird.
Zusätzlich trat noch ein zweiter interessanter Aspekt auf: Die Weibchen bevorzugten nicht immer die schmächtigen Verwandten. Bei der Wahl zwischen relativ großen Fischen wanderte trotz einem gleichbleibenden Größenabstand von zwei Zentimetern die Bevorzugung der Weibchen immer mehr zum größeren Individuum; die Verwandtschaft wurde zunehmend unwichtiger. Bei den Männchen hingegen gab es keinen solchen Zusammenhang – sie bevorzugten stets die großen Weibchen.
Diese Studie zeigt, dass Tiere aktiv zwischen verschiedenen Merkmalen ihrer potenziellen Partner abwägen, bevor sie sich für einen entscheiden. Genauso gehen wir Menschen vor – wir wägen vor dem Kennenlernen eines potenziellen Partners die auf den ersten Blick wahrnehmbaren Vor- und Nachteile ab. So kommen die am attraktivsten aussehenden Menschen zu den meisten Gesprächspartnern und Beziehungen.
Sowohl die englische Originalpublikation als auch eine deutschsprachige Pressemitteilung sind online verfügbar.
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14.04.2012 
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Die Eientwicklung des Prachtgrundkärpflings Nothobranchius rachovii |
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Der bis zu fünf Zentimeter groß werdende Rachow’s Prachtgrundkärpfling Nothobranchius rachovii ist ein beliebter Aquarienfisch. Männchen und Weibchen sind stark verschieden gefärbt. Das Männchen prägt einen purpurroten Körper mit blauem Muster auf. Vor allem auf den Flossen ist die blaue Fläche sehr stark vertreten. Die Weibchen sind im Vergleich dazu mit einer hellen, braugrauen Färbung sehr unscheinbar. Dieser Kärpfling bewohnt saisonale stehende Gewässer in Ostafrika. Darunter finden sich von kleinen schlammigen Tümpeln bis zu größeren Seen viele verschiedene Gebiete. Weil diese Gewässer in den jährlichen Dürrezeiten austrocknen, hat sich dieser Fisch gut daran angepasst. Während die Eltern sterben, sind die Eier auf dem Trockenen gut aufgehoben. Während des Aufenthaltes im trockenen Schlamm entwickeln sich die Eier. Nach einigen Wochen befinden sich in den Eiern schlupffähige Jungfische. Diese verharren allerdings noch in den Eiern, bis es wieder zu einem Regenfall kommt. In dem dann wieder entstehenden Tümpel schlüpfen die Jungen. Wie Mähdrescher fressen sie sich anschließend durch die wiedererwachende Mikrofauna, so dass sie extrem schnell wachsen. Nach wenigen Monaten können sie bereits selbst Eier produzieren. Das ist überlebensnotwendig, denn in der Natur überlebt ein solcher Fisch aufgrund der Trockensaison selten länger als ein halbes Jahr.
Im Aquarium bietet man diesen Fischen zur Eiablage Becher mit Substrat an. Hierbei gibt es bei Sand über Torf bis zu Humus viele Möglichkeiten, die jeweils Vor- und Nachteile bieten. Ein Pärchen produziert im Monat bis zu fünfzig Eier, die anschließend aus dem Aquarium genommen werden müssen. Ohne Trockenheit entwickeln sich die Eier nämlich nicht! Deshalb werden sie in Plastiktüten oder Petrischalen mit leichter Restfeuchte aufbewahrt. Dahin verbleiben sie einige Wochen bis Monate, bis schließlich die Jungen so weit entwickelt sind, dass sie schlupffähig sind. Anschließend werden sie in ein Aufzuchtbecken überführt, in dem sie die Eier verlassen können. Eine gute Fütterung mit Artemia-Nauplien oder Mikrowürmern vorausgesetzt, sind sie bereits nach vier bis sechs Wochen groß genug, um ganze Mückenlarven verspeisen können.
In den folgenden Bildern und Videos werden die verschiedenen Entwicklungsstadien der Eier chronologisch aufgeführt.
Tag 0:

Tag 30-45:
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Tag 60:
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Tag 75:
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Titelfoto: © Andreas Wretström/wikipedia.com
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24.09.2011 
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Ernährungsplanung bei Spinnen |
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 Nicht nur Personen, die auf eine schlanke Linie aus sind, planen ihre Ernährung. Ein internationales Wissenschaftlerteam fand laut der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B heraus, dass auch Spinnen auf ihre Nahrungszusammensetzung Wert legen. Unter der Leitung von Dr. Kim Jensen wurden Experimente durchgeführt, in welchen jagende Wolfsspinnen (Pardosa prativaga) zwischen eher fettreichen oder eiweißreichen Fruchtfliegen wählen konnten. Solang es die Möglichkeit gab, zwischen den Fliegen zu wählen, stellten sich die Spinnen ein ausgewogenes Menü aus Fetten und Eiweißen zusammen. Waren jedoch die Möglichkeiten zum Beutefang begrenzt, wurde auf eine konstante Fettversorgung geachtet, unabhängig davon, wie viele Eiweiß sie dabei aufnehmen mussten. Spinnen können also ein gesundes Leben führen, indem sie ihre Beute nach den Ansprüchen ihren Körpers auswählen – fehlernährte Tiere würden in der Natur kaum Überlebenschancen haben.
Foto: © Billy Lindblom/flickr.com
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Der Werkzeugdschungel der Kapuzineräffchen |
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 Wer behält noch den Überblick im Werkzeugdschungel, den man in Baumärkten vorfindet? Vor allem, wenn es um die Frage geht, welches Werkzeug für welchen Zweck am besten geeignet ist, scheiden sich die Geister. Einfacher geht das bei Rückenstreifen-Kapuzineräffchen (Cebus libidinosus), wie Dorothy M. Fragaszy und Qing Liu in aktuellen Ausgaben von der Zeitschrift „Animal Behaviour“ berichten. Wilde Kapuzineräffchen müssen sich als Nahrungsquelle Palmnüsse erschließen, welche sehr harte Schalen haben. Zum Öffnen dieser Nüsse suchen die Tiere sich die besten Werkzeuge aus – sie benutzen Steine als Hämmer und große Holzstücke mit Vertiefungen als Ambosse. Die besten Steine zum Bearbeiten der Nüsse sind schwer. Doch hochheben müssen die Äffchen die Steine zur Gewichtsbestimmung nicht, auch wenn ihr Volumen gleich ist. Es reicht zur zuverlässigen Bestimmung des Gewichtes aus, wenn sie die Steine herumrollen, betasten und beklopfen. Selbst kleine Gewichtsunterschiede von nur 35 Prozent können so unterschieden werden. Bei Ambossen fällt die Wahl den Kapuzineräffchen deutlich schwerer – die Form und Größe der Mulden auf größeren Holzstücken ist entscheidend für den Erfolg. Daher probieren die Tiere die verschiedenen Vertiefungen mit einer Nuss und einem Stein aus. Am besten geeignet sind Mulden, die groß und flach sind – auch wenn die Nüsse häufiger wegfliegen. Genau diese wurden von den Äffchen nach einer kurzen Testreihe bevorzugt. Doch dieses Wissen bleibt vermutlich nicht nur dem Tester vorbehalten, andere Kapuzineräffchen beobachten ihn nämlich dabei. Bekommen sie selbst eine Nuss in die Hand, benutzen sie den letzten erfolgreich getesteten Amboss auch für ihre Zwecke. Der Dschungel voller potenzieller Werkzeuge zum Nussknacken wird so für Kapuzineräffchen übersichtlich.
Foto: © Philipp Ritz/flickr.com
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Kooperative Dickhäuter |
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 Uns erlaubt erst die Fähigkeit der Kooperation mit anderen Personen, Bestleistungen zu vollbringen.
Das gilt laut aktuellen Berichten auch für die größten landlebenden Säugetiere auf unserem Planeten, den Elefanten. Vor allem aufgrund ihrer wuchtigen Körpermasse eröffnen sich kooperativ agierenden Elefanten ungeahnte Möglichkeiten. Joshua M. Plotnik und Kollegen schrieben in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ über die Kooperationsfähigkeit von asiatischen Elefanten.
In ihrer Experimentalreihe mit zwölf Rüsseltieren mussten jeweils zwei Elefanten kooperieren, um an ihr Futter zu gelangen. Es wurden Futterschalen aufgestellt, die für die Dickhäuter nur mit Hilfe von Seilen erreichbar wurden. Nur mit einem koordinierten und gleichzeitigen Zug an zwei räumlich voneinander entfernten Seilen konnten die Rüsseltiere an den Inhalt der Schalen gelangen. Versuchte es ein Elefant alleine und zog daher an nur einem Seil, so ging er leer aus. Daher versuchten es die grauen Riesen nicht oft alleine sondern warteten, bis ein anderer mithalf. War nur ein Seil vorhanden, verzichteten die Elefanten angesichts des offensichtlichen Misserfolges sogar komplett auf einen Versuch an das Futter zu gelangen. Zwei besonders kreative Elefanten machten es sich einfach. Einer stellte sich dazu lediglich mit seinem Fuß auf sein Seilende und ließ seinen Partner alleine aktiv ziehen. Dies war eine mögliche Strategie, an das Futter zu gelangen, an die vor dem Experiment nicht mal die Wissenschaftler dachten. Es bleibt jedoch unklar, ob die Elefanten diese Kooperation als solche begriffen haben. Sie könnten lediglich gelernt haben, dass es sich nur dann auszahlt, am Seil zu ziehen, wenn sie einen Artgenossen mit einem anderen Seil sehen. Nichtsdestotrotz zeigen diese Ergebnisse, dass Kooperation es Tieren erlaubt, Aufgaben zu bewältigen, die sie alleine nicht schaffen können. Daher spielt diese Fähigkeit in der Evolution eine wichtige Rolle und hat sich wahrscheinlich schon lange bevor wir Teil dieser Welt wurden, im Tierreich etabliert.
Foto: © Brian Snelson/flickr.com
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Ein Plädoyer für den Schlaf |
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 Wann haben sie das letzte Mal gut geschlafen? In unserer leistungsorientierten Gesellschaft wird dem Schlaf immer weniger Bedeutung geschenkt - viele Menschen versuchen, mit einem Minimum an Schlaf auszukommen. Andererseits verankern viele Traditionen den Schlaf in ihrer Kultur, wie die Spanier die Siesta. Selbst wenn wir ein Viertel unseres Lebens verschlafen, ist diese Zeitperiode für unseren Körper wichtig. Schlaf hält uns fit – nicht nur unser Herz-Kreislaufsystem, sondern auch unser Gehirn.
Schon der bekannte römische Redner Marcus Fabius Quintillianus berichtete von den positiven Auswirkungen des Schlafs auf das Gedächtnis. Er schrieb in seinem Werk „Institutio Oratoria“: „Es ist ein interessanter, jedoch nicht offensichtlicher Fakt, dass das Intervall einer Nacht die Merkfähigkeit fördert. Die Zeit, welche normalerweise ein Grund der Vergesslichkeit ist, dient in Wirklichkeit dazu, das Gedächtnis zu verbessern.“ In den letzten 20 Jahren befassten sich Wissenschaftler wieder vermehrt mit dem Phänomen des Schlafes. Laut dem amerikanischen Psychologen und Neurobiologen Matthew P. Walker konnten sie dabei einige wertvolle neue Erkenntnisse gewinnen. Seine Rezension in den „Annals of the New York Academy of Sciences“ stellt dar, dass sich Schlaf positiv auf das Erinnerungsvermögen, auf das Abstraktionsvermögen und auf die Kreativität auswirkt.
Die nächtliche Ruheperiode wird benötigt, um Erinnerungen über lange Zeiträume hinweg zu bewahren. Dr. Walker zeigte in Experimenten, dass eine fehlende Schlafperiode das Erinnerungsvermögen um fast die Hälfte reduziert. Vor allem positive Gedanken werden durch Schlaf gefestigt. Hingegen erinnerten sich Personen, die nicht schliefen, hauptsächlich an negative Erlebnisse. Daher wird angenommen, dass Schlafmangel eine mögliche Ursache für Depressionen sein kann.
Weiterhin wurde in den letzten Jahren unter der Leitung von dem amerikanischen Neurologen Jeffrey M. Ellenbogen entdeckt, dass Informationen durch Schlaf auch vor neuen, irreführenden Sachverhalten geschützt werden. Laut seiner Niederschrift in der Zeitschrift „Current Biology“ gab er Testpersonen vor, Zusammenhänge zwischen zwei Wörtern zu lernen. Die folgende Nacht ließ er sie entweder schlafen oder hinderte sie daran. Am nächsten Tag zeigte er diesen Personen andere Wortzusammenhänge, die sich stark von denen, die sie am Anfang lernten, unterschieden. Die Menschen aus der Gruppe, welche die Nacht schlafend verbrachten, erinnerten sich anschließend allerdings deutlich besser an die ursprünglichen Zusammenhänge.
Nicht nur das Merken erlernter Zusammenhänge, sondern auch die Fähigkeit, diese in neuen Informationen wieder zu finden - auch als Abstraktionsvermögen bezeichnet - wird durch Schlaf gefördert. Dies fand die Kinderpsychologin Rebecca L. Gomez heraus. Sie beschrieb in einem Artikel von „Psychological Science“, dass die Abstraktionsleistungen von Kleinkindern durch Nickerchen stark gefördert werden. Die Kinder fanden nach einer kurzen Schlafperiode deutlich besser bekannte Muster in neuen Phrasen wieder.
Kreativität – die Fähigkeit, bekannte Informationen auf neue Art und Weise zusammenzustellen – wird ebenfalls durch Schlaf gefördert. In Träumen kamen auch berühmte Wissenschaftler zu wichtigen Erkenntnissen. Der Chemiker August Kekulé erträumte vor knapp 150 Jahren die chemische Struktur von Benzol. Auch sein Kollege Dmitry Mendeleyev erstellte einige Jahre später das Periodensystem der Elemente nach einem inspirativen Schlaf. Vor einigen Jahren schrieb der Deutsche Ulrich Wagner zusammen mit seinen Kollegen in „Nature“ über den Effekt von Schlaf auf die Kreativität. Personen wurden Rechenaufgaben gestellt, die einen Trick beinhalteten, diese schneller zu lösen. Einen Tag später fanden diejenigen, die schlafen durften, diesen Trick eher als die Schlaflosen.
Um unsere Leistungsfähigkeit auf einem hohen Level zu halten, empfiehlt es sich also, ausreichend zu schlafen. Der amerikanische Psychiater Daniel F. Kripke und seine Kollegen studierten die optimale Schlafdauer auch in Hinblick auf die Lebenserwartung. Laut ihrer Veröffentlichung in der Zeitschrift „Archives of General Psychiatry“ empfehlen sich sieben Stunden Schlaf am Tag. Zuwenig, aber auch zuviel Schlaf kann die Lebenserwartung senken. Mit Schlafmitteln sollte daher nicht nachgeholfen werden. Es empfiehlt sich hingegen laut der amerikanischen „National Sleep Foundation“, auf Koffein und Alkohol zu verzichten, um gut schlafen zu können. Weiterhin sollte eine entspannende Atmosphäre vor dem Schlaf geschaffen und dieser nachts in einem kühlen, dunklen Raum vollzogen werden.
Auch Nickerchen haben positive Effekte auf die Gehirnleistung, schrieben die Amerikaner Bryce A. Mander und Kollegen in der Zeitschrift „Current Biology“. In ihrer aktuell veröffentlichten Experimentalreihe wurden 27-jährige Frauen entweder einer Gruppe mit einem Mittagsschlaf oder einer Gruppe ohne diesen zugeordnet. Neben tagesüblichen Aktivitäten nahmen die Testpersonen mittags und abends an Lernversuchen teil. In diesen sollten die Frauen Namen und zugehörige Gesichter lernen und sich kurz darauf an diese Kombinationen erinnern. Es stellte sich heraus, dass die Lernfähigkeit nach dem Mittagsschlaf am Abend deutlich verbessert war. Im Vergleich dazu nahm die Merkfähigkeit der Frauen ohne Schlaf über den Tag ab. Um unsere Leistungsfähigkeit auf einem hohen Level zu halten, empfehlen sich also neben einem guten nächtlichen Schlaf auch kurze Nickerchen während des Tages.
Falls ihr Chef dagegen sein sollte – sie haben jetzt die Argumente auf ihrer Seite.
Foto: © Vitor Antunes/flickr.com
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14.05.2011 
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Das perfekte Aquariumwasser – ein Leitfaden zum Wasserpanschen |
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Wasser – eines der grundlegenden Stoffe auf unserem Planeten – ist längst nicht immer gleich. Selbst wenn das Wassermolekül H2O stets unverändert bleibt, sind viele verschiedene Substanzen und Spurenelemente in diesem gelöst. So entstehen zahlreiche unterschiedliche Lebensräume. Nicht nur Meerwasser und Süßwasser unterscheiden sich; es gibt zahllose Variationen von Gewässern. Teilweise gibt es selbst innerhalb von Gewässern eines einzigen Landes große Unterschiede in den gelösten Substanzen. Dies ist meist der unterschiedlichen Vegetation sowie der unterschiedlichen Mineralienvorkommen in Quellen- und Gewässernähe geschuldet. Die zahlreichen verschiedenen Gewässer bedingen auch Organismen – sowohl Pflanzen als auch Tiere -, die an diese jeweils speziell angepasst sind. Vor allem in der Aquaristik hat man mit diesem Problem zu kämpfen – es gibt eine schier unerschöpfliche Auswahl von Fischen und Invertebraten. Die individuellen Ansprüche jeder Tierart gilt es zu befriedigen, möchte man möglichst lange Freude an ihnen haben und Zuchterfolge feiern können. Als wenn das nicht schon schwer genug wäre, ist unser Leitungswasser ebenfalls von Ort zu Ort sehr variabel. Nur selten findet man den richtigen Organimus passend zum eigenen Leitungswasser, oft strebt man nach anderen Arten, die einem besser gefallen. Um den Ansprüchen dieser Arten zu genügen, werden oft Möglichkeiten gesucht, das Leitungswasser artgerecht zu verändern. Während einige Aquarianer sich mit einer Mischung aus Osmosewasser und Leitungswasser behelfen können, ist das Leitungswasser bei anderen Personen von den Parametern gänzlich ungeeignet – selbst wenn es verdünnt vorliegt. Das liegt darin, dass das Gleichgewicht von gelösten Substanzen im Vergleich zur Natur verändert ist. Beispielsweise werden weit verbreitete Ionenaustauscher, die hartes Wasser weich machen, mit Kochsalz regeneriert, welches im Endeffekt auch im Wasser landet.
Oft wird dann auf die Chemikalienbox geschielt, um sich ein gutes Wasser zusammenzupanschen, doch meist wird diese Methode für suspekt erachtet und direkt wieder verworfen. Hier soll nun ein kleiner Leitfaden über das Wasserpanschen dargestellt werden. Zuerst wird deutlich gemacht, was einige der Hauptkomponenten von natürlichem Wasser sind – ob sie mit Wassertestsets gemessen werden können oder nicht. Hierbei wird ein Schwerpunkt darauf gelegt, wie die natürlichen Verhältnisse dieser Substanzen zueinander aussehen. Als zweiter Schritt werden einige gängige Substanzen vorgestellt, um Wasserparameter gezielt zu verändern. Zuletzt folgt eine beispielshafte Anleitung, wie man Osmosewasser zu den gewünschten Wasserwerten bringt, ohne dabei die in der Natur vorhandenen Substanzgleichgewichte, an die jeder Organismus angepasst ist, zu vernachlässigen.
Die Wasserwerte
Der pH-Wert, eine dimensionslose Zahl, gibt an, wie viele Wasserstoffionen (H+, Protonen, Oxoniumionen) im Wasser gelöst sind. Ein niedriger pH Wert zeigt viele vorhandene freie Wasserstoffionen, also saures Wasser an. Wenige Wasserstoffionen führen zu einem niedrigen pH-Wert, also zu alkalischem Wasser. Chemikalisch betrachtet ist der pH der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration.
Der gH-Wert, die Gesamthärte, gibt die Menge an gelösten Erdalkaliionen an. Die wichtigsten Erdalkalimetalle, die die Wasserhärte darstellen, sind Calcium (Ca2+ und Magnesium (Mg2+). Während Strontium und Barium auch die Gesamthärte beeinflussen, sind diese bestenfalls in Spuren in natürlichem Wasser vorhanden.
Der kH-Wert, die Karbonathärte, gibt – wie der Name schon aussagt – die Menge an gelösten Hydrogenkarbonationen (HCO3-) an. Die Karbonathärte dient als Puffer gegen Säuren und Basen, verhindert also abrupte Änderungen des pH-Wertes.
Kalium (K+) ist ein Mineral, welches in den meisten Aquarien Mangelware ist. Vor allem Wassermoose benötigen Kalium zum Biomasseaufbau; Kaliumkonzentrationen von 5 mg/l sind in einem gut bepflanzen Aquarium innerhalb von wenigen Tagen aufgebraucht.
Ammonium(NH3)/Ammoniak(NH4+), Nitrit (NO2-) und Nitrat (NO3-) sind Bestandteile des Stickstoffabbaus. Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil von Eiweißen, welche in jedem Organismus enthalten sind. Die Verdauung von Fischen sowie die bakterielle Zersetzung von organischem Material erzeugt Ammonium oder Ammoniak. Welches der beiden Formen vorhanden ist, ist abhängig vom pH-Wert. Im sauren Milieu (pH < 7) entsteht Ammonium, im basischen Milieu (pH > 7) vorwiegend Ammoniak. Für Wirbellose ist Ammoniak schon in geringen Mengen hochgiftig, Fischen macht es in normalen Konzentrationen (bis zu 0,25 mg/l) wenig aus. Darum sind in Wirbellosenaquarien saure pH-Werte zu empfehlen. Bakterien der Gattung Nitrosomonas, die in jedem Wasser vorhanden sind, verstoffwechseln Ammonium/Ammoniak und produzieren Nitrit (NO2-). Nitrit ist in niedrigsten Konzentrationen (schon ab 0,025 mg/l) hochgiftig für Fische und andere Lebewesen; darum sollten frisch eingerichtete Aquarien nicht mit Tieren besetzt werden. Mit der Zeit und einem vorhandenen Nitritpegel entwickeln sich jedoch auch Bakterien der Gattung Nitrobacter. Diese wandeln das giftige Nitrit in Nitrat(NO3- um. Nitrat ist in normal vorhandenen Konzentrationen (bis zu 50 mg/l für Fische, bis zu 25 mg/l für Garnelen) harmlos und dient als Pflanzennährstoff. Jedoch kann die Nitratkonzentration auch steigen und dadurch einen Wasserwechsel erforderlich machen.
Phosphat (PO4) ist ebenfalls ein Abfallprodukt der Zersetzung von Futter und Organismen. Es dient ebenfalls als Pflanzennährstoff, in hohen Konzentrationen (5-20 mg/l) fördert es jedoch das Algenwachstum. Selbst solche hohen Phosphatwerte sind jedoch meist ungiftig für Fische.
Kupfer (Cu) kann aufgrund von Kupferrohren in neu gebauten Häusern im Wasser gelöst sein. In Altbauten sind die Rohre meistens schon durch eine Kalkschicht vom Wasser isoliert, so dass sich kein Kupfer mehr lösen kann. Für Fische wird Kupfer erst bei hohen Dosen gefährlich, die im Haushalt fast nie erreicht werden. Jedoch reagieren Wirbellose (Schnecken, Garnelen) viel stärker auf Kupfer und können bei kleinen Mengen bereits sterben. Daher sollte vor allem in Wirbellosenaquarien ein besonderes Augenmerk auf Kupfer im Wasser gelegt werden. Kupfer ist auch in einigen Düngemitteln und Fischmedikamenten enthalten, welche in solchen Aquarien gemieden werden sollen.
Eisen (Fe) ist ein wichtiger Pflanzennährstoff. Konzentrationen von über 0,5 mg/l können sich jedoch schädlich auf Fische auswirken. Auch hier kann die genaue Konzentration mit Tröpfchentests bestimmt werden.
Sauerstoff (O2), eines der wichtigsten Gase auf unserer Erde, es wird von fast allen Lebewesen benötigt. Auch im Wasser ist Sauerstoff gelöst, dieses wird durch Sprudelsteine oder einen erhöht angebrachten, sprudelnden Filtereinlauf stetig neu eingebracht. Auch Pflanzen produzieren tagsüber Sauerstoff. Sauerstoffmangel kann bei Überbesatz in zu kleinen Aquarien ohne Wasserbewegung, ohne Pflanzen und/oder faulendem Bodengrund entstehen. Dann sollte auf eine vermehrte Sauerstoffzuleitung geachtet werden.
Kohlenstoffdioxid (CO2) wird von Pflanzen nachts produziert, ist aber tagsüber ein wichtiger Pflanzennährstoff. Fische und ihre Exkremente, die von Bakterien zersetzt werden, produzieren CO2. Das Kohlenstoffdioxid säuert das Wasser aufgrund der Bildung von Kohlensäure (H2CO3)an, wenn es nicht durch Hydrogenkarbonat (kH) gepuffert wird. Wasserbewegung treibt Kohlenstoffdioxid aus dem Aquarium aus.
Alle diese Werte können mit Tröpfchentest anhand von Farbskalen annähernd genau bestimmt werden. Wassertests fehlen jedoch für andere, in jedem Wasser in ebenfalls gleichwertigen Mengen enthaltene Substanzen. Solche sind vor allem Natrium (Na+) und Chlorid (Cl-). Auch als Salz bezeichnet, liegt Naturiumchlorid vor allem im Meer vor. Allerdings gibt es auch Süßgewässer mit erhöhtem Salzgehalt wie zum Beispiel die ostafrikanischen Seen. Der den Tieren zumutbare Salzgehalt sollte auf die Verhältnisse in ihrem Lebensraum abgestimmt sein; ein hoher Salzgehalt ist für Fische aus salzarmen Gewässern mitunter tödlich. Sulfate (SO4) sind für Fische weitgehend harmlos aber auch in zahlreichen Gewässern vorhanden. Auch zahlreiche Spurenelemente werden nicht berücksichtigt. Wie ihr Name allerdings sagt, werden diese kaum in nennenswerten Mengen, sondern maximal in Spuren im Wasser auftreten. Diese Spurenelemente sind beispielsweise in handelsüblichen Pflanzendüngern oder in jedem Leitungswasser in ausreichenden Mengen enthalten.
In den folgenden Tabellen finden sich einige der wichtigsten Wasserwerte von Gewässern rund um die Welt. Die erste Tabelle stellt die absoluten Werte in mg/l dar, die zweite Tabelle die Wasserwerte der Substanzen in Relation zu Calcium (Ca2+), eine der wichtigsten Substanzen im Wasser.

Die große Variabilität dieser Werte zeigt, wie unterschiedlich das Element Wasser rund um den Globus sein kann. Jedoch zeigen unabhängig vom Gewässer die Verhältnisse mancher im Wasser gelösten Substanzen untereinander immer noch feste Regeln.
Die angegebenen Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht der Substanzen, nicht auf die absolute Molekülmenge!
Das Verhältnis Calcium:Magnesium ist meist zwischen 3:1 und 4:1.
Das Verhältnis von Calcium zu Hydrogenkarbonat (d.h. gH ohne Magnesium zu kH) ist meist zwischen 1:3 bis 1:4.
Das Verhältnis von Calcium zu Kalium ist in Süßwasser meist um 10:1.
Das Verhältnis von Calcium zu Chlorid ist meist 2:1.
Das Verhältnis von Calcium zu Sulfat ist ungefähr 1:1.
Diese in der Natur immer wieder anzutreffenden Verhältnisse sollten bei der künstlichen Wasserveränderung stets berücksichtigt werden. Tiere und Pflanzen haben sich nämlich über Jahrmillionen an diese Verhältnisse evolutiv angepasst. Daher kann ein Ungleichgewicht zu schweren Schäden an diesen Organismen führen. Auch kann auch das Algenwachstum durch ein Ungleichgewicht erheblich gefördert werden.
Manipulation der Wasserwerte
Um Wasserwerte gezielt zu manipulieren, werden viele verschiedene Substanzen benutzt. Es folgen einige der gebräuchlichsten Substanzen.
Calciumchlorid (CaCl2) Nebeneffekt: Erhöhung der Chloridkonzentration, pro Calciumion werden zwei Chloridion hinzugefügt (1:2). Das natürliche Verhältnis ist aber 2:1! Nur in Kombination mit anderen Substanzen verwenden!
Calciumsulfat-Dihydrat (CaSO4, gemahlener gegossener Gips; das Gipspulver vor dem Gießen ist Calciumsulfat-Hemihydrat). Schwer wasserlöslich; Nebeneffekt: Erhöhung der Sulfatkonzentration. Da für jedes Calciumion ein Sulfation zugeführt wird, wäre diese Substanz optimal zum aufhärten. Leider aber ist sie so schwer wasserlöslich, dass nur eine sehr begrenzte Menge zugefügt werden kann (2,7 bis 8,8 Gramm pro Liter).
Magnesiumsulfat-Heptahydrat (MgSO4, Bittersalz). Nebeneffekt: Erhöhung der Sulfatkonzentration. Da das natürliche Verhältnis zwischen Magnesium und Sulfat bei 1:3 bis 1:4 liegt, ist eine ausschließliche Magnesiumversorgung über Bittersalz nicht zu empfehlen, auch wenn es gut wasserlöslich ist.
Calciumcarbonat (CaCO3). Sehr schwer wasserlöslich; Nebeneffekt: Erhöhung der Karbonathärte. Für jedes Calciumion entsteht bei Zugabe ein Hydrogenkarbonation. Das natürliche Verhältnis ist allerdings bei 1:3 bis 1:4 zu finden. Darüber hinaus lässt sich diese Substanz extrem schwer in Wasser lösen, nur 14 Milligramm pro Liter sind möglich.
Magnesiumacetat-Tetrahydrat (CH3COO)2 Mg x 4 H2O oder Calciumacetat-Hydrat (CH3COO)2 Ca x H2O. Nebeneffekt: Verbraucht Sauerstoff; Erhöhung der Karbonathärte. Für jedes Magnesiumion werden zwei Moleküle Essigsäure eingebracht. Diese wird von Bakterien unter starkem Sauerstoffverbrauch verstoffwechselt, dabei entsteht nach einer Weile Hydrogenkarbonat. Härtet man nur mit diesen Stoffen Wasser auf, so ist bei ca. 6 gH eine kH von ca. 3 zu erwarten. Auch wenn diese Substanzen sehr gut wasserlöslich ist, ist bei Tierbesatz auf eine ausreichende Sauerstoffversorgung zu achten. Aus diesem Grund sollte nie mehr als 1-2 gH auf einmal aufgehärtet werden, die Tiere könnten sonst aufgrund Sauerstoffmangels ersticken. Calciumacetat-Hydrat ist auch in einigen kommerziellen Produkten wie Shirakura Ca+ enthalten.
Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) oder Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) können dazu verwendet werden, die Karbonathärte anzuheben. Jedoch wird immer zusätzlich damit Natrium oder Kalium eingebracht, was sich in größeren Mengen ungünstig auf die Wasserzusammensetzung auswirken kann. Natrium sollte nur bei salzliebenden Fischen (Zahnkärpflinge, Cichliden) vorhanden sein, für Weichwasserfische ist es ungeeignet. Kalium sollte im Verhältnis zu Hydrogenkarbonat in einem Verhältnis von 1:2 vorliegen.
Kaliumchlorid (KCl) und Magnesiumchlorid (MgCl) lassen sich auch verwenden, allerdings bringen diese gut wasserlöslichen Stoffe auch Chlorid ein, auf dessen Verhältnis in Bezug auf die anderen Substanzen zu achten ist.
Kaliumnitrat (KNO3) und Kaliumphosphat (z.B. K2HPO4) werden zur Erhöhung des Nitrat-(NO3-) oder des Phosphatgehaltes(PO43-) im Sinne der Pflanzendüngung eingesetzt. Es wird zusätzlich Kalium eingetragen, was aber kein Problem ist, da es in den meisten Aquarien Mangelware ist. Beim Einsatz ist – abgeleitet von den natürlichen Wasserwerten, auch als „Redfield-Verhältnis“ bezeichnet – auf ein Verhältnis zwischen Nitrat und Phosphat zu achten. Sonst entstehen Blaualgen oder Grünalgen. Etabliert hat sich ein Verhältnis von einem Zehntel bis zu einem Fünfzehntel an Phosphat im Vergleich zu Nitrat; bezogen auf das Gewicht. Generell wird das Verhältnis 1 – 1/15 empfohlen.
Salzsäure (HCl), Schwefelsäure (H2SO4) oder Phosphorsäure (H3PO4) sind Substanzen, mit denen sich der pH senken lässt. Sie werden auch als „Eichenextrakt“ oder als „pH/kH-Minus“ verkauft. Allerdings wird hierbei je nachdem zusätzlich Chlorid, Sulfat oder Phosphat zugegeben. Alle diese Substanzen wirken sich also über den pH hinaus auf die Wasserzusammensetzung aus. Durch die Reaktion der Säure mit Wasser wird erst die Karbonathärte zerstört, welche als pH-Puffer dient. Anschließend entsteht CO2, welches den pH senkt. Allerdings verflüchtigt sich CO2 durch Wasserbewegung schnell und eine dauerhafte pH-Senkung ist ohne stark schwankende Wasserwerte schwer bis gar nicht zu erreichen. Zur pH-Senkung sind Alternativen wie Torfkanonen (Huminsäuren), Akadama (jap. saurer Lehm) oder eine CO2-Anlage, welche permanent CO2 ins Wasser einbringt, daher besser geeignet.
Bei dieser Vielzahl an Substanzen den Überblick zu behalten, wie viel von welcher Substanz benötigt wird, um die angestrebten Wasserwerte zu erhalten, ist nicht einfach. Daher folgt ein kleiner Exkurs in die Chemie.
Chemie und Zusammenstellung von Substanzen
Ein Mol ist definiert als 6022*1023 Teilchen einer Substanz. Das Gewicht dieser Menge an Teilchen ist durch das Molgewicht der Elemente definiert, das sich in jedem Periodensystem der Elemente neben dem Elementnamen finden lässt. Jede Substanz hat ein eigenes Molgewicht.
Es gilt die Formel:
m(g) = n(mol/l) * M(g/mol)
(Menge der Substanz in g = angestrebte Konzentration in mol/l * Molmasse der Substanz in g/mol)
Ein Grad deutscher Wasserhärte (° dH) entspricht 0,0001783 mol/l Calcium- oder Magnesiumionen. Ein Grad deutscher Karbonathärte(° kH) entspricht 0,00036 mol/l von Hydrogencarbonationen.
Als Beispiel zur Zusammenstellung von Substanzen dient ein Weichwasser, das bei Bienengarnelen zum Einsatz kommt und sehr oft ausgehend von destilliertem Wasser gepanscht wird. Destilliertes Wasser enthält per Definition keine gelösten Substanzen.
Die angestrebten Wasserwerte sind beispielsweise gH 6 und kH 1.
Die Molgewichte der zu verwendenden Substanzen sind:
CaSO4 x ½ H2O (Calciumsulfat-Hemihydrat): 145,12 g/mol
30% des Gewichtes sind Calcium (40,078 g/mol), 70% sind Sulfat (32,066 g/mol + 4 x 15,9994 g/mol).
CaCl2 x 2 H2O (Calciumchlorid-Dihydrat): 147,02 g/mol
36% des Gewichtes sind Calcium (40,078 g/mol), 64% sind Chlorid (35,453 g/mol x 2).
CH3COO)2 Ca x H2O (Calciumacetat-Hydrat): 176,19 g/mol
MgSO4 x 7 H2O (Magnesiumsulfat-Heptahydrat/Bittersalz): 145,12 g/mol
Calciumsulfat:
m = 0.0001783 mol/l * 145,12 g/mol
m = 0.02587 g/l
Von Calciumsulfat-Hemihydrat werden also 0.02587 Gramm pro Liter benötigt, um die Gesamthärte um 1 °dH anzuheben.
Calciumchlorid:
m = 0.0001783 mol/l * 147,02 g/mol
m = 0.02621 g/l
Von Calciumchlorid-Dihydrat werden also 0.02621 Gramm pro Liter benötigt, um die Gesamthärte um 1 °dH anzuheben.
Calciumacetat:
m = 0.0001783 mol/l * 176,19 g/mol
m = 0.03141 g/l
Von Calciumacetat-Hydrat werden also 0.03141 Gramm pro Liter benötigt, um die Gesamthärte um 1 °dH anzuheben.
Magnesiumsulfat:
m = 0.0001783 mol/l * 246,48 g/mol
m = 0.043947 g/l
Von Magnesiumsulfat-Heptahydrat (Bittersalz) werden also 0.043947 Gramm pro Liter benötigt, um die Gesamthärte um 1 °dH anzuheben.
Es ist in diesem Beispiel ein Verhältnis von Calcium:Magnesium 5:1 angestrebt. Von 6 ° dH Gesamthärte muss also 1 °dH mit Magnesiumsulfat erzeugt werden; die restlichen 5 °dH mit den Calcium-Substanzen. Das Verhältnis von Calcium zu Chlorid und Sulfat soll ca. 3:1:1 betragen. Berücksichtigt man die individuellen Gewichtsverhältnisse der Substanzen (siehe oben), so stellt sich heraus, dass gleiche Massenverhältnisse von Calciumsulfat-Calciumchlorid-Calciumacetat dazu benötigt werden. Als Nebeneffekt wird durch das Calciumacetat auch die kH ein wenig angehoben. Jede dieser Substanzen soll die Gesamthärte also um 1,66 °dH anheben.
Multipliziert man die obigen Werte also mit 1 bzw. 1,66, ergeben sich also:
0,042944 g Calciumsulfat-Hemihydrat
0,04350 g Calciumchlorid-Dihydrat
0,05214 g Calciumacetat-Hydrat
0,04395 g Magnesiumsulfat-Heptahydrat
pro Liter Wasser, um eine Gesamthärte von 6°dH und ca. 1 °kH zu erreichen.
Nun geht es um die Pflanzendüngung, d.h. die Versorgung von Becken mit Nitrat und Phosphat. Vor allem in Becken ohne oder mit im Verhältnis zur Wassermenge niedrigen Fischbesatz herrscht generell ein Mangel; vor allem wenn Osmosewasser eingesetzt wird.
Die Molgewichte der zu verwendenden Substanzen sind:
KNO3 (Kaliumnitrat): 101,11 g/mol; davon sind 62,004 g/mol Nitrat (NO3-), also 61,323 % des Gewichtes. 1 mg KNO3 enthält also 0,61323 mg NO3-.
K2HPO4 (Kaliummonohydrogenphosphat): 174,18 g/mol; davon sind 94,97 g/mol Phosphat PO43-, also 54,524 % des Gewichtes. 1 mg K2HPO4 enthält also 0,54524 mg PO43-.
Eine übliche Konzentration in einem Aquarium, die den Pflanzen zuträglich ist, beträgt 10 mg/l Nitrat. Aus dem Verhältnis 15:1 ergibt sich zusätzlich eine benötigte Menge von 0,66 mg/l Phosphat.
1 mg KNO3 = 0,61323 mg NO3-.
1 mg K2HPO4 = 0,54524 mg PO43-.
Über den Dreisatz ergibt sich:
16,3071 mg (0,0163071 g) KNO3 = 10 mg NO3-.
1,2105 mg (0,0012105 g) K2HPO4 = 0,66 mg PO43-.
pro Liter des zu düngenden Wassers.
Eine Multiplikation mit der gewünschten Literzahl ergibt also die benötigten Mengen an Kaliumnitrat und Kaliumphosphat.
Zusätzlich sollten für optimales Pflanzenwachstum mit Hilfe eines handelsüblichen Pflanzendüngers Eisen sowie Spurenelemente zugegeben werden. Hierbei ist eine Dosis zu wählen, die ca. der Hälfte bis einem Viertel der Packungsbeschreibung entspricht; mehr ist Verschwendung. Auch eine CO2-Anlage (z.B. Bio-CO2 mit Paffrath-Schale, leicht für jeden nachzubauen) und eine starke Beleuchtung (0,5 bis 1 Watt pro Liter) sind Vorraussetzung für gutes Pflanzenwachstum ohne Algen.
Die in Aquarien vorkommenden Organismen (vom Bakterium bis zum Fisch) verbrauchen die gelösten Stoffe, also ist auch beim Wasserpanschen ein regelmäßiger Wasserwechsel Pflicht. Dabei sollte allerdings vorher gemessen werden, wie viel von den eingebrachten Substanzen verbraucht wurde, damit die neu eingebrachte Menge an Chemikalien für ein gleich bleibendes Wassermilieu sorgen kann.
Als Beispiel wird hier ein 100 l – Becken herangezogen. In diesem Becken soll eine gH von 6 °dH und ein Nitratwert von 10 mg/l herrschen. Nach einer Woche verändert sich die gH auf 4 °dH und der Nitratwert auf 5 mg/l. Es sollen 30% des Wassers gewechselt werden, also ca. 33 Liter. Osmosewasser soll zum Wasserwechsel benutzt werden.
Um konstante Werte zu gewährleisten ergibt sich dadurch:
33 Liter (Neuwasser) mit 6 °dH Gesamthärte und 10 mg/l Nitrat sowie
66 Liter (Altwasser) mit 2 °dH Gesamthärte und 5 mg/l Nitrat.
Berechnung der nötigen Gesamthärte, die ins Wechselwasser (33 Liter) eingebracht werden muss:
33 x 6° + 66 x 2°, also 198° + 132° = 330°. 330 ° / 33 l = 10 ° dH.
Das Wechselwasser muss also auf 10 °dH aufgehärtet werden, damit im Aquariumwasser wieder überall 6 °dH herrscht.
Berechnung des Nitratgehaltes:
33 x 10 mg + 66 x 5 mg, also 330 + 330 = 660 mg. 660 mg / 33 l = 20 mg/l NO3-.
Das Wechselwasser muss also auf 20 mg/l Nitrat gebracht werden, damit im Aquariumwasser wieder überall 10 mg/l herrscht.
Die benötigten Stoffmengen und Stoffzusammensetzungen für diese Wasserwerte beim Wasserwechsel ergeben sich wie vorher aus den bereits oben vorgestellten Berechnungsschritten. Verdunstet hingegen Wasser im Aquarium, kann einfach destilliertes Wasser nachgefüllt werden, die gelösten Substanzen verbleiben nämlich im Restwasser – der Kalkrand lässt grüßen.
So lässt sich ein für Pflanzen und Tiere optimales Wasser schaffen und aufrecht erhalten.
Viel Spaß beim Wasserpanschen!
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